Biofármacos: desenvolvimento atual

Biofármacos:

desenvolvimento atual

Leda R. Castilho

Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

COPPE – Programa de Engenharia Química

Produtos biotecnológicos para a

saúde humana

Vacinas Diagnóstico (in

Biofármacos

Vacinas

Terapias gênicas Terapias celulares _{e células-tronco}

Diagnóstico (in vitro e in vivo) Biotecnologia

Produtos complexos…

VP 2 VP 1

Proteins

Polypeptides VirusesCapsids

Capsidomers DNA

Plasmids

Células

(células-tronco embrionárias em frascos T e em microcarregadores, marcadas com DAPI e OCT-4)

Proteínas recombinantes Ácidos nucleicos Vírus Partículas pseudo-virais

Vendas mundiais de US$ 79 bilhões em 2007, com crescimento

anual de ~15%

Número crescente de

moléculas aprovadas Novos biofármacos e vacinas aprovados

Aspectos de mercado

moléculas aprovadas a cada ano
Expectativa de representar nos EUA em 2010:

50% dos novos produtos

aprovados pelo FDA

17% de todas as prescrições

Proteínas de uso terapêutico:

biofármacos

Proteínas de uso terapêutico:

avanços no entendimento da base molecular das doenças

revelaram a sua existência

produzidos naturalmente pelo organismo em mínimas

quantidades  inicialmente desincentivou a sua produção

para aplicação médica em larga escala

Proteínas terapêuticas

para aplicação médica em larga escala

Produzidos por técnicas da Biotecnologia Moderna:

Tecnologia do DNA recombinante

Tecnologia de hibridomas (ex.: anticorpos monoclonais

terapêuticos)

Usadas no tratamento de doenças importantes:

Produtos grandes e

complexos

OH O O O H O

Maior complexidade gera: • maior dificuldade de

caracterização completa do produto

Anticorpo C225

C₆₄₆₆ H₉₉₈₂ N₁₇₂₆ O₂₀₂₄ S₄₀

(fórmula da sequência de aminoácidos)

(MM = 146.000)

O O

Ácido acetil salicílico C₉H₈O₄

(MM = 180)

produto

• maior dificuldade de

O exemplo do

fator sanguíneo IX humano

γ -carboxi-lação (Gla) Hidroxilação (OH) Glicosilação (CHO), sulfatação (SO3) e fosforilação (PO3)

O exemplo do anticorpo

monoclonal Erbitux

AC anti-EGFR GenesCamundongo HumanoGenes Construção híbridaQuimera

Erbitux AC quimérico anti-neoplásico ~75% humano

O exemplo da

eritropoetina (EPO)

N-Glicosilação: _{Asn (24,38,83)} Nac-Glc Nac-Glc β β β β1-4 Fuc α α α α1-6 β β β β1-4 Man α αα α αααα Eritropoetina Man Man α αα α1-6 αααα1-3 Nac-Glc Nac-Glc Nac-Glc Nac-Glc β β β β1-2 ββββ1-2 Gal Gal Gal Gal β ββ β1-4 β β β β1-4 β β β β1-4 β β β β1-4 S S S S α αα α2-3 α α α α2-3 αααα2-3 α α α α2-3 Fonte: Kratje (2004) O-Glicosilação: Ser (126) Nac-Gal Gal S α αα α2-3 β ββ β1-3 S α α α α2-6

Um biofármaco de 2

a

_geração:

EPO hiperglicosilada (Aranesp)

Eritropoetina de 1a _{geração Aranesp: 2 sítios de}

N-glicosilação extras

O processo de produção

O processo de produção

O processo de produção

Desenvolvimento da Desenvolvimento da linhagem celular linhagem celular Cultivo celular Cultivo celular em biorreatores em biorreatores Downstream processing Downstream processing (separação das células, (separação das células, purificação do produto) purificação do produto)

Formulação Formulação

Desenvolvimento da linhagem celular

Cultivo celular

Clonagem e expressão do gene de interesse Seleção do clone mais adequado

Banco mestre e de trabalho Formulação do meio de cultivo

Tipo de biorreator e modo de operação

O processo de produção

Purificação

Formulação e envase

Técnicas a serem empregadas

Número de etapas e combinação entre elas Maximização do rendimento x grau de pureza Adjuvantes

Novas formas de administração

Permeando todas as fases: - registro de dados

- controle de qualidade de matérias-primas e produto - garantia da qualidade, aspectos regulatórios

O objetivo final: um processo

economicamente viável

Cultivatio n Cultivatio n Purification Purification Filling Filling ACTIVE INGREDIENT FINAL PRODUCT

O avanço em 20 anos

Produtos em comercialização

Produtos em comercialização

e perspectivas

• Citocinas (interferons, interleucinas)

• Fatores de crescimento hematopoiético (EPO, G-CSF) • Hormonios (hGH, insulina, FSH)

• Fatores de crescimento (IGF, proteínas morfogênicas ósseas)

Principais grupos de produtos

• Fatores de crescimento (IGF, proteínas morfogênicas ósseas) • Fatores da coagulação sanguínea recombinantes (FVIII, FIX) • Enzimas (t-PA, glucocerebrosidase)

• Anticorpos monoclonais (Campath, Avastin)

• Proteínas de fusão e imunoconjugados (Enbrel: IgG1/TNFR,

Exemplos de produtos

comerciais

Produto Indicação Célula Aprov.

Avonex (β-interferon) esclerose múltipla CHO 1996

Benefix (fator IX) hemofilia B CHO 1997

Epogen (EPO) anemia CHO 1989

Activase/Alteplase (t-PA) infarto CHO 1986

Humulin (insulina) diabetes E. coli 1982

Herceptin/Trastuzumab (MAb) câncer de seio CHO 1998

Refacto (fator de coagulação) hemofilia A CHO 2000

ProstaScint (MAb, diagn. in vivo) câncer de próstata hibridoma 1996

Simulect/Basiliximab (MAb) rejeição de órgãos Sp2/0 1998

Campath (MAb) leucemia CHO 2001

Avastin/Bevacizumab (MAb) câncer coloretal CHO 2004

Xolair/Omalizumab (MAb) asma CHO 2003

Produtos aprovados e

em desenvolvimento

1

O caso específico dos anticorpos

monoclonais terapêuticos

Phase II Phase III

MAb Murine Chimar Human Other

Monoclonais terapêuticos em desenvolvimento clínico (2002) 4000 5000 6000 7000 8000 9000

Vendas mundiais de anticorpos monoclonais terapêuticos

(US$ milhoes)

0 100 200 300

Preclinic Phase I

Fonte: Pharma Projects (2003)

0 1000 2000 3000 4000 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 Target Validation Lead Compound Preclinic 29% Phase I 23% Phase II 53% Phase III 55% Registration 95%

Expiração de patentes

na presente decada

 Expiração de patentes

 “second-entry biologicals”, “biossimilares”, “não-novos”  controvérsia sobre aspectos regulatórios

 maiores possibilidades de produção nacional

 incentivo à otimização de processos para redução de

Perspectivas

 incentivo à otimização de processos para redução de

custos

 Controvérsia: como as agências regulatórias se posicionarão?

 Aspectos técnicos: processo/produto vs. técnicas analíticas  Argumentações: empresas atualmente produtoras vs.

governos

Sugestão de leitura